สถานีตำรวจภูธรชะเมา ก่อตั้งเมื่อ พฤษภาคม 2512 เมื่อแรกเริ่มมีอาคารที่ทำการ 1 หลัง บ้านพักหัวหน้าสถานี 1 หลัง บ้านพักข้าราชการตำรวจชั้นประทวน 2 หลัง มีกำลังพล 18 นาย มีพื้นที่รับผิดชอบ ๒ ตำบล คือตำบลท่าเรือ ตำบลช้างซ้าย ไม่มีอำนาจสอบสวนการบังคับบัญชาขึ้นต่อสถานีตำรวจภูธรอำเภอเมือง จังหวัดนครศรีธรรมราช
ต่อมาเมื่อปี พ.ศ.2537 กระทรวงมหาดไทยได้ก่อตั้ง อำเภอพระพรหมขึ้น จึงได้แยกตำบลช้างซ้ายไปขึ้นอยู่ในความรับผิดชอบแก่สถานีตำรวจภูธรพระพรหม จึงเหลือเขตพื้นที่รับผิดชอบตำบลท่าเรือ 1 ตำบล 19 หมู่บ้าน และพื้นที่บางส่วนของตำบลในเมือง (ชุมชนหัวถนน)อ.เมือง จังหวัดนครศรีธรรมราช มีอำนาจการสอบสวน
ปัจจุบัน สถานีตำรวจภูธรชะเมา ตั้งอยู่เลขที่ 434 ตำบลท่าเรือ อำเภอเมือง จังหวัดนครศรีธรรมราช ซึงได้ปรับเปลี่ยนชื่อเป็นสถานีตำรวจภูธรชะเมา และปรับเปลี่ยนตำแหน่งจาก รองผู้กำกับการ เป็นสารวัตรใหญ่ และระดับผู้กำกับการเป็นหัวหน้าสถานี ตามลำดับ